Споры и пыльцевые зерна — микроскопические частицы, играющие большую роль в размножении растений. У разных видов они выглядят по-разному: одни похожи на эчпочмак, другие — на массажный мячик, третьи — на воздушный шар в виде Микки Мауса. По внешнему виду пыльцы и спор можно определить, к какому роду или виду растений они относятся.
О том, как уникальность пыльцевых зерен и спор пригодилась археологам и детективам, мы писали в блоге «Пыльца покажет». А в этом материале предлагаем внимательнее рассмотреть их морфологические особенности и разобраться, как они связаны с размножением и расселением.
Держись крепче
Пыльца одуванчика (Taraxacum officinale) адаптирована к переносу на теле насекомых. Это значит, что у нее должны быть выросты, чтобы цепляться за опылителя. И они есть — несмотря на небольшие размеры (всего 20–25 микрометров), пыльцевое зерно хорошо крепится к волоскам насекомых с помощью десятков мелких шипов. Гребни, на которых они располагаются, дополнительно улучшают сцепление: у такой поверхности пыльцы даже есть название — lophate, или лофатовидная.
К опылению насекомыми приспособились многие сложноцветные, и нивяник обыкновенный (Leucanthemum vulgare), который часто путают с ромашкой, — не исключение. Но гребней на его поверхности, в отличие от одуванчика, нет — зато с задачей цепляться к насекомым отлично справляются длинные шипастые выросты по всей поверхности.
Среди шипов пыльцы нивяника хорошо видны выпуклости — это живые клетки, которые находятся внутри пыльцевого зерна. Они нужны не для распространения, а для оплодотворения. Именно эти наросты после попадания на рыльце пестика разрывают тонкую оболочку пыльцы и становятся пыльцевой трубкой.
Пустили по ветру
Не все травы опыляются насекомыми. Существуют также анемофильные растения — те, чью пыльцу разносит ветер. К таким относится, например, полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris). Ее пыльца небольшого размера (около 16–20 микрометров), ведь чем она мельче, тем проще воздушным потокам ее подхватить. На поверхности пыльцы есть крохотные выросты размером всего 200–300 нанометров. Они достались полыни от общего предка и со временем становились все меньше и меньше. То же самое произошло с утолщениями в стенках оболочки — в процессе эволюции они истончились, и пыльца стала легче.
Некоторые растения, например сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), приспособились к опылению ветром задолго до цветковых растений. Голосеменные существуют на планете уже 350 миллионов лет. За это время их крупная пыльца размером от 50 до 100 микрометров (толщиной почти с человеческий волос) обзавелась приспособлениями для переноса ветром. У пыльцевых зерен сосны можно увидеть характерные наросты на краях — воздушные мешки. Внутри них нет живых клеток, они полые и обладают тонкой оболочкой. Эти образования позволяют пыльце улететь на сотни километров от дерева.
Тяжелая ноша
Ель (Picea abies) — родственница сосны, и у ее пыльцы тоже есть воздушные мешки, но размер пыльцевого зерна почти вдвое больше — до 200 микрометров. Такие габариты необходимы в связи с особенностями опыления: после попадания пыльцы на женскую шишку пыльцевая трубка растет очень долго, и, в отличие от цветковых, без помощи клеток пестика. Поэтому чем крупнее пыльцевое зерно, тем больше ресурсов можно накопить для последующего прорастания пыльцевой трубки. За это приходится расплачиваться мобильностью: хотя еловая пыльца тоже летает по ветру, перемещается она только на небольшие расстояния. Около 80 процентов пыльцы ели не уходит дальше 200 метров от дерева.
И в лесах, где растет ель, и на сельскохозяйственных угодьях можно встретить других обладателей тяжеловесной пыльцы — это злаки. Размер их пыльцевых зерен варьируется от 17 до 100 микрометров. А вот с морфологическим разнообразием не задалось. Однажды найденная в ходе эволюции форма пыльцы впоследствии почти не менялась. У всех представители семейства пыльца почти правильной сферической формы и всего с одной порой, похожей на кратер, — через нее прорастает пыльцевая трубка. И хотя пыльца злаков тоже распространяется ветром, никаких отличительных приспособлений (кроме формы) у них нет.
Мурашки по сфере
На лесных полянах и в редкостойных лесах растет смолевка поникшая (Silena nutans), невысокое травянистое растение из семейства гвоздичных с красивыми белыми цветками. Она опыляется насекомыми, которых цветок приманивает, например, сладким нектаром и трубчатой формой венчика. А еще некоторые цветки распускаются ночью, чтобы привлекать ночных бабочек и моль. Пыльца у смолевки сферической формы, но с одной особенностью: на ней очень много пор, обычно от 4 до 24 штук. Через них прорастает пыльцевая трубка, и если потенциальных отверстий для прорастания много, то неважно, как будет повернута пыльца в момент оплодотворения, — пыльцевая трубка найдет дорогу.
Еще больше пор у пыльцевого зерна растения марь белая (Chenopodium album) из семейства амарантовых, которое в народе часто называют лебедой. Отверстий на нем может быть от 35 до 121.
А вот у березы повислой (Betula pendula) поры всегда три, и расположены они в одной плоскости. Кстати, пыльца березы переносится ветром. Из-за этого часто страдают аллергики — примерно у 8–16 процентов населения есть специфическая реакция на пыльцу березы (о том, как ученые пытаются изобрести «вакцину» от этого типа аллергии, читайте в материале «Укол смирения»).
Вместе веселее
У некоторых растений внешний вид пыльцы определяет не только тип переноса. Например, у черники обыкновенной (Vacinium myrtilis) пыльцевые зерна представляют собой тетрады, будто слепленные из четырех шариков. Это результат нерасхождения клеток в процессе созревания пыльцевого зерна. Эволюционный выигрыш в такой комбинации тоже есть: чем больше пыльца, тем проще ей закрепиться на насекомом.
У близких по систематическому положению к чернике рододендронов (Rhododendron) из того же семейства вересковых пыльца тоже в виде тетрад. Но у этих пыльцевых зерен есть особые структуры — висциновые нити, которые связывают частицы между собой. Они оплетают пыльцу и помогают ей закрепиться на опылителях, запутываясь в волосках на ножках насекомых.
Не только грибные
Пыльца — эволюционное приобретение семенных. Сейчас это доминирующий способ распространения половых клеток растений, но 350 миллионов лет назад на планете господствовали споровые. Потомки этих растений существуют до сих пор — это представители хвощей, плаунов, папоротников и мхов. У них нет пыльцевых зерен, зато они производят большое количество спор. Каждая из них — новое растение.
По размеру споры сопоставимы с пыльцой — от 10 до 150 микрометров. Все они снабжены неразрушимой оболочкой, а их форма может быть разной. У хвоща полевого (Equisetum arvense) сферическая спора окружена длинными нитями — элатерами. Во влажных условиях они скручены, как пружины, а при высыхании разворачиваются и подбрасывают спору вверх, помогая ей перемещаться по воздуху. Попав в пригодное для жизни место, нити снова закручиваются, и спора прорастает.
А вот споры одного из распространенных видов мха Sphagnum capillifolium похожи на эчпочмак — у них есть трехлучевая щель. В природе можно встретить экземпляры и с двух-, четырех- и пятилучевой щелью. Когда спора попадает в подходящие условия, через отверстие прорастает новое растение. Особых приспособлений для повышения шансов на успешное расселение у спор нет — всю работу выполняет материнское растение, выделяя слабые кислоты. Поэтому в зарослях сфагнума других видов мало.
У представителей рода плаунок (Selaginella) тоже есть трехлучевая щель. При этом вся поверхность споры покрыта складками. Они формируются во время созревания, когда несколько оболочек срастаются между собой и образуют причудливые структуры, похожие на морщинки.
Если растению недостаточно выростов и отверстий на спорах или пыльце, эффективнее расселяться ему могут помочь плоды и семена. Разнообразие их морфологии даже шире: одни растения снабжают плоды крыльями, другие — пропеллерами, третьи — парашютиком. О летающих плодах и семенах растений читайте в нашем материале «Лети отсюда».
